能源互联网背景下的电力储能技术展望
【图文】：
１能源互联网背景下的广义电力储能技术定义传统意义的电力储能可定义为实现电力存储和双向转换的技术，包括抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能、超导磁储能、电池储能等［１６］，利用这些储能技术，电能以机械能、电磁尝化学能等形式存储下来，并适时反馈回电力网络。能源互联网中的电力储能不仅包含实现电能双向转换的设备，还应包含电能与其他能量形式的单向存储与转换设备。在能源互联网背景下，广义的电力储能技术可定义为实现电力与热能、化学能、机械能等能量之间的单向或双向存储设备。如图１所示，电化学储能、储热、氢储能、电动汽车等储能技术围绕电力供应，实现了电网、交通网、天然气管网、供热供冷网的“互联”。其中，电化学储能和电动汽车实现了电力双向转换，用双框线标出，其余用单框线标出，图中箭头的方向表示能量流动的方向，，ＦＣＥＶ表示燃料电池电动汽车，ＢＥＶ表示电化学电池电动汽车。图１能源互联网中的电力储能技术Ｆｉｇ．１Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｅｎｅｒｇｙｓｔｏｒａｇｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｉｎｔｈｅｅｎｅｒｇｙｉｎｔｅｒｎｅｔ图１中，除储能设备外，还包含了热电联供机组、燃料电池、热泵、制氢等能源转换设备。储能和能源转换设备共同建立了多能源网络的耦合关系。在实际应用中，二者常进行一体化设计，难以区分，因此本文将具有储能能力的电力转换设备也纳入广义电力储能的范畴。图１中，通过新能源发电实现风、光、潮汐、地热等主要一次能源向电能的转换。在电网传输和消纳能力的限制下，部分新能源发电将通过制氢、制热等方式进行转换，部分新能源发电以电化学储能等双向电力储能设备存储并适时返回电网。在各电力储能技术的支撑下，新能源发电
式中：Ｃ为集线器中能源转换元件的功率耦合矩阵，包括电力变压器、热电联供燃气轮机（ＣＨＰ）、电锅炉；Ｄ为系统中储能元件的功率耦合矩阵；Ｌ＝［ＬｅＬｈ］Ｔ为系统的输出功率向量；Ｐ＝［ＰｅＰｈ］Ｔ为系统的输入功率向量；Ｓ＝［ＳｂｓｅＳｈｓｈ］Ｔ为储能功率向量。图３热电联供系统能源集线器Ｆｉｇ．３Ｅｎｅｒｇｙｈｕｂｆｏｒａｈｅａｔ－ｅｌｅｃｔｒｉｃｃｏｍｂｉｎｅｄｓｅｒｖｉｃｅｓｙｓｔｅｍ若系统中不存在储能，则有Ｌ＝ＣＰ，燃气轮机将按照以热定电、以电定热或混合运行３种模式工作［２１］。考虑储能作用时，ＣＨＰ可更加灵活地制定生产计划。一定条件下，系统还可利用储能实现电力和热力供应的解耦。当ＣＨＰ检修或故障时，系统仍能维持一定输出，有效提高了系统的可靠性。在支撑多能源系统的灵活性和可靠性方面，需要储能弱化多种能源间的强相关和紧密耦合关系，储能的技术类型和作用时间尺度要与系统的能源供应需求和转化元件的技术特性相匹配。３．３为多元能源系统能量管理和路径优化提供支持对于局域多元能源系统，管理者可根据价格信息合理安排各能源的生产、转换、存储及消费，使得系统运行成本最低，并保证系统可靠和高效运行。储能和释能管理是系统运行决策的重要对象。如图３所示的多能源系统，除式（１）表示的功率耦合关系外，还应考虑储能的状态变化，即Ｅ（ｋ＋１）＝Ｅ（ｋ）＋ηＳ（ｋ）（２）式中：Ｅ（ｋ）为ｋ时刻储能装置的能量存储状态向量；η为与储／释能效率相关的向量。系统可依据储能状态的动态变化，确定储能的功率
【作者单位】： 中国电力科学研究院;
【基金】：国家电网公司基础前瞻项目(DG71-15-038) 中国电力科学研究院创新基金资助项目(DG83-15-003)~~
【分类号】：TM61;TK02
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本文编号：2521077
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